【现货速发】金属材料工厂设计

前言
材料是人类赖以生存和从事一切活动的物质基础。金属材料，如碳素结构钢、铸钢、铸铁及各种合金钢等黑色金属和铝合金、镁合金、钛合金等有色金属，是工程领域用量最多的材料。金属材料都要经过加工成形后才能使用，材料加工成形的主要任务是解决材料的几何成形及其内部组织性能控制的问题，以获得所需几何形状、尺寸和质量的毛坏或零件。因此，金属材料加工成形在国民经济中占有极为重要的地位，也在一定意义上标志着一个国家的工业、国防和科学技术水平。
科学合理的金属材料工厂设计是保证金属材料加工成形过程顺利进行、工艺流程和生产工序协调、生产效率提高、绿色生产的前提和关键。金属材料工厂设计涉及较为广泛的内容，涵盖金属材料产品方案、厂址选择、生产方案和工艺流程设计方法、工艺设备选型与设计方法、车间布置等车间工艺设计的基础知识，以及物料和能源介质平衡计算、工厂经济效益分析、环境保护及综合利用等跨学科知识。在进行金属材料工厂设计时，需要综合考虑产品的种类、性能、零件的形状和尺寸、工作条件及使用要求、生产批量等多种因素，以达到技术可行、质量可靠和成本低廉的目的。
本书以党的二十大精神为指引，落实立德树人根本任务，坚持教材是课程思政的重要支撑，扎实发挥教材对学生价值观塑造、知识传授和能力培养的育人功能。本书分为上、下两篇，上篇为金属材料工厂设计概论，涉及工厂设计总论、生产方案和工艺流程设计、生产设备选型与设计、厂址选择与车间布置、物料和能源介质衡算、劳动组织和技术经济分析、环境保护；下篇为金属材料工厂设计工程案例，包括螺纹钢棒材车间工艺设计、板带钢热轧车间工艺设计、热轧中薄板车间工艺设计、铝型材挤压车间工艺设计、铝合金熔铸车间工艺设计。本书以现代产业学院建设为契机，特加入典型零部件产品工厂设计的工程案例，使学生在掌握钢铁和有色金属产品生产工艺流程及参数计算、生产设备选型和设计方法、车间布置等基础知识后，进一步具备实际金属材料工厂设计的能力。
本书可作为普通高等学校金属材料工程专业、材料成型及控制工程专业的本科教材，也可作为相关专业研究生和工程技术人员的参考用书。课时安排可以根据专业特点进行确定，建议课时为48学时，其中理论课时为32学时，上机课时为16学时。
本书由桂林理工大学秦芳诚担任主编，负责全书结构和内容编排、图表处理和统稿工作。感谢广西有色金属新材料创新发展现代产业学院合作共建企业中国铝业股份有限公司广西分公司、广西南南铝加工有限公司等企业提供的工程案例素材。本书出版得到了“桂林理工大学教材建设基金”的资助以及国家自然科学基金项目（项目编号：52265045）、广西科技重大专项（项目编号：桂科AA220670812）和广西学位与研究生教育改革课题（项目编号：JGY2023161）的支持，成果归属于桂林理工大学。
本书在编写过程中，主要参阅了姜澜主编的《冶金工厂设计基础》、葛曷一主编的《复合材料工厂工艺设计概论》等教材，融合了当前国内金属材料加工企业的生产实际。同时，作者还广泛汲取了国内外相关领域的研究成果，查阅了大量文献，主要参考文献列于书后，在此谨向所有参考文献的作者表示衷心感谢。
由于编者水平所限，书中难免存在不足及缺点，敬请广大读者谅解和提出宝贵意见。

编者2024年1月

本书分为上、下两篇，上篇为金属材料工厂设计概论，共7章，分别为工厂设计总论、生产方案和工艺流程设计、生产设备选型与设计、厂址选择与车间布置、物料和能源介质衡算、劳动组织和技术经济分析、环境保护；下篇为金属材料工厂设计工程案例，共5章，分别为螺纹钢棒材车间工艺设计、板带钢热轧车间工艺设计、热轧中薄板车间工艺设计、铝型材挤压车间工艺设计、铝合金熔铸车间工艺设计。本书以现代产业学院发展为契机，特加入典型零部件产品工厂设计的工程案例，使学生在掌握钢铁和有色金属产品生产工艺流程及参数计算、生产设备选型和设计方法、车间布置等基础知识后，能够具备进行实际金属材料工厂设计的能力。本书可作为普通高等学校金属材料工程专业、材料成型及控制工程专业的本科教材，也可作为相关专业研究生和工程技术人员的参考用书。

男，汉族，博士，副教授，硕士生导师，桂林理工大学材料科学与工程学院教研室副主任，主讲本科生《金属材料工厂设计》《金属材料及热处理》《金属材料特种成形技术》等课程和研究生《材料成型加工原理》课程。获桂林理工大学第十七届“十佳青年授课教师”、第四届“课程思政”说课比赛二等奖和“课程思政优秀教案”，发表教学改革论文5篇。指导本科生获得全国冶金科技竞赛、热处理大赛、金相技能大赛一等奖等奖励多项，被授予桂林理工大学2020-2021年度“优秀班主任”。主要科研方向为：1）特殊钢、铝合金关键构件连续与精密成形理论与技术；2）精确塑性成形过程组织与性能一体化调控。近年来主持和参与国家自然科学基金、广西自然科学基金、广西科技重大专项和企业委托项目10余项，发表SCI、EI收录学术论文30余篇，获授权国家发明专利20余件，在国防科技图书出版基金资助下主编出版《环件短流程制造技术》学术专著，获省部级自然科学二等奖1项。

上篇金属材料工厂设计概论
第1章工厂设计总论(1)
1.1金属材料工厂设计概述(1)
1.2金属材料工厂设计的依据和原则(5)
1.3金属材料工厂设计的内容(5)
1.4金属材料工厂设计的基本程序(6)
1.5金属材料工厂设计说明书编制(16)
思考题(17)
第2章生产方案和工艺流程设计(18)
2.1产品方案的编制(18)
2.2产品生产方案的选择(22)
2.3工艺流程设计内容(32)
2.4轧制工艺流程设计(42)
2.5挤压工艺流程设计(48)
2.6熔铸工艺流程设计(53)
思考题(60)
第3章生产设备选型与设计(61)
3.1生产设备设计概述(61)
3.2轧制设备选择与设计(67)
3.3挤压设备选择与设计(76)
3.4熔铸设备选择与设计(83)
3.5辅助设备选择与设计(87)
3.6主体设备负荷计算(93)
思考题(96)
第4章厂址选择与车间布置(97)
4.1厂址选择的原则和程序(97)
4.2厂址选择的技术分析方法(99)
4.3车间布置设计(100)
4.4车间布置图绘制(106)
思考题(109)
第5章物料和能源介质衡算(110)
5.1衡算目的(110)
5.2衡算内容(110)
5.3能源介质设计(111)
5.4通风、除尘设计(112)
5.5物流、消防系统设计(113)
思考题(113)
第6章劳动组织和技术经济分析(114)
6.1劳动组织(114)
6.2技术经济分析(116)
思考题(119)
第7章环境保护(120)
7.1环境保护的要求及内容(120)
7.2环境影响评价(122)
7.3“三废”治理设计(125)
思考题(126)

金属材料工厂设计目录下篇金属材料工厂设计工程案例
第8章螺纹钢棒材车间工艺设计(127)
8.1螺纹钢棒材产品方案和厂址选择(128)
8.2螺纹钢棒材工艺流程设计(130)
8.3螺纹钢棒材生产设备选型和设计(135)
8.4螺纹钢棒材生产车间布置(139)
8.5螺纹钢棒材物料和能源介质衡算(143)
8.6螺纹钢棒材车间劳动定员、技术经济分析和环境保护(144)
思考题(146)
第9章板带钢热轧车间工艺设计(147)
9.1板带钢产品方案和厂址选择(148)
9.2板带钢工艺流程设计(149)
9.3板带钢热轧车间主体设备的设计(159)
9.4板带钢车间辅助设备选型(168)
9.5板带钢热轧车间布置(172)
9.6板带钢金属平衡计算(176)
9.7板带钢热轧车间劳动定员和经济效益分析(176)
思考题(178)
第10章热轧中薄板车间工艺设计(179)
10.1热轧中薄板产品方案和厂址选择(179)
10.2热轧中薄板工艺流程设计(181)
10.3热轧中薄板车间设备选型和设计(189)
10.4热轧中薄板车间布置(195)
10.5热轧中薄板物料和能源介质衡算(199)
10.6热轧中薄板车间劳动定员和技术经济分析(200)
思考题(202)
第11章铝型材挤压车间工艺设计(203)
11.1铝型材产品方案和厂址选择(204)
11.2铝型材生产工艺流程设计(205)
11.3铝型材挤压设备选型和设计(208)
11.4铝型材挤压车间布置(213)
11.5铝型材物料平衡计算(216)
11.6铝型材挤压车间劳动组织、经济效益分析和环境保护(216)
思考题(219)
第12章铝合金熔铸车间工艺设计(220)
12.1铝铸锭产品方案和厂址选择(221)
12.2铝合金熔铸工艺流程设计(222)
12.3铝合金熔铸设备选型和设计(225)
12.4铝合金熔铸车间布置(229)
12.5铸锭物料和能源介质衡算(232)
12.6铝合金熔铸车间劳动组织、技术经济分析和环境保护(233)
思考题(236)
参考文献(237)

本书分为上、下两篇，上篇为金属材料工厂设计概论，共7章，分别为工厂设计总论、生产方案和工艺流程设计、生产设备选型与设计、厂址选择与车间布置、物料和能源介质衡算、劳动组织和技术经济分析、环境保护；下篇为金属材料工厂设计工程案例，共5章，分别为螺纹钢棒材车间工艺设计、板带钢热轧车间工艺设计、热轧中薄板车间工艺设计、铝型材挤压车间工艺设计、铝合金熔铸车间工艺设计。本书以现代产业学院发展为契机，特加入典型零部件产品工厂设计的工程案例，使学生在掌握钢铁和有色金属产品生产工艺流程及参数计算、生产设备选型和设计方法、车间布置等基础知识后，能够具备进行实际金属材料工厂设计的能力。本书可作为普通高等学校金属材料工程专业、材料成型及控制工程专业的本科教材，也可作为相关专业研究生和工程技术人员的参考用书。

男，汉族，博士，副教授，硕士生导师，桂林理工大学材料科学与工程学院教研室副主任，主讲本科生《金属材料工厂设计》《金属材料及热处理》《金属材料特种成形技术》等课程和研究生《材料成型加工原理》课程。获桂林理工大学第十七届“十佳青年授课教师”、第四届“课程思政”说课比赛二等奖和“课程思政优秀教案”，发表教学改革论文5篇。指导本科生获得全国冶金科技竞赛、热处理大赛、金相技能大赛一等奖等奖励多项，被授予桂林理工大学2020-2021年度“优秀班主任”。主要科研方向为：1）特殊钢、铝合金关键构件连续与精密成形理论与技术；2）精确塑性成形过程组织与性能一体化调控。近年来主持和参与国家自然科学基金、广西自然科学基金、广西科技重大专项和企业委托项目10余项，发表SCI、EI收录学术论文30余篇，获授权国家发明专利20余件，在国防科技图书出版基金资助下主编出版《环件短流程制造技术》学术专著，获省部级自然科学二等奖1项。